1. Uvod
1.4122, obično se spominje svojom europskom oznakom X39CrMo17-1, je martenzitni kromirani nehrđajući čelik dizajniran za isporuku mješavine tvrdoća, otpornost na habanje i razumne performanse protiv korozije.
Zauzima praktičnu sredinu između alatnih čelika i nehrđajućih vrsta čelika otpornih na koroziju: može se očvrsnuti toplinskom obradom do visoke čvrstoće i otpornosti na abraziju, a ipak nudi bolju otpornost na koroziju od mnogih ugljičnih čelika.
2. Što je 1.4122 Nehrđajući čelik
1.4122 (Također nazvan X39CrMo17-1) je a martenzitni krom nehrđajući čelik — očvrsljiv, magnetska nehrđajuća vrsta dizajnirana za postizanje ravnoteže visoka tvrdoća/otpornost na trošenje i umjerena otpornost na koroziju.
Inženjeri biraju 1.4122 za komponente koje zahtijevaju oštri rubovi i izdržljive rezne površine (Pribor za jelo), precizne osovine i vretena, potrošni dijelovi i određene komponente ventila ili pumpe gdje je odgovarajuća umjerena otpornost na koroziju.
Razlikuje se od austenitnih nehrđajućih čelika (Npr., 304) koji su nemagnetski i visoko otporni na koroziju, i od feritnih razreda koji se ne kale kaljenjem;
1.4122Definirajuća karakteristika je njegova martenzitna mikrostruktura nakon kaljenja, koji proizvodi visoku tvrdoću i čvrstoću.
3. Kemijski sastav 1.4122 Nehrđajući čelik
Ispod je čisti, profesionalna tablica koja prikazuje raspone kemijskog sastava za 1.4122 (X39CrMo17-1) nehrđajućeg čelika zajedno sa konciznim, inženjerski usmjeren opis uloge koju svaki element ima u ovoj leguri.
| Element | Raspon (WT%) | Primarna uloga(s) — sažeto |
| C (Ugljik) | 0.33–0,45 | Glavno sredstvo za stvrdnjavanje — povećava tvrdoću martenzita i otpornost na habanje; smanjuje žilavost i zavarljivost na visokim razinama. |
| CR (Krom) | 16.5–17.5 | Osigurava korozijsku pasivnost i pridonosi kaljenju i stvaranju karbida. |
| Mokar (Molibden) | 0.80–1.30 | Poboljšava očvrsljivost, čvrstoća i otpornost na lokaliziranu koroziju. |
| U (Nikla) | ≤1,00 | Mala pomoć za tvrdoću; održavati niskim kako bi se zadržao martenzitni odgovor. |
| MN (Mangan) | ≤1,50 | Dezoksidant i blago sredstvo za stvrdnjavanje. |
I (Silicij) |
≤1,00 | Dezoksidant i skromni pojačivač čvrste otopine. |
| P (Fosfor) | ≤0,04 | Nečistoća — održava se na niskoj razini kako bi se izbjegla krtost i gubitak uslijed zamora. |
| S (Sumpor) | ≤0.015 | Minimizirano (nije stupanj slobodne strojne obrade) jer smanjuje žilavost i učinak na zamor. |
| FE (Željezo) | Uravnotežiti | Matrični element — tvori bazu martenzitnog čelika. |
| Elementi u tragovima (Od, V, Pokrajina, N, itd.) | tipično <0.05–0.20 | Mali efekti mikrolegiranja ili tramp elementi; može pročistiti zrnatost ili malo modificirati svojstva kada je prisutan. |
4. Mehanička svojstva 1.4122 Nehrđajući čelik
Mehanička svojstva variraju ovisno o stanju toplinske obrade. Ispod su reprezentativni rasponi koji se koriste kao smjernice za dizajn.
| Stanje / liječenje | Tvrdoća (Hrc) | Zatečna čvrstoća (UTS, MPA) | 0.2% Dokaz / Prinos (MPA) | Produženje (A, %) | Charpy v-notch (približno., J) |
| Mekan / normaliziran (dostava) | ~20–30 HRC | ~500–700 MPa | ~300–450 MPa | 10–18 % | 30–60 J |
| Ugašen & kaljeno → ~40 HRC (tipična inženjerska ćud) | ≈38–42 HRC | ~800–950 MPa | ~600–800 MPa | 8–12 % | 15–30 j |
| Ugašen & kaljeno → ~48–52 HRC (visoka tvrdoća) | ≈48–52 HRC | ~1000–1300 MPa | ~800–1100 MPa | 3–8 % | 5–20 j |
| Maksimalno otvrdnjavanje (blizu 55+ Hrc) | >55 Hrc | >1,300 MPA | visok (približava se UTS-u) | nizak (<3 %)* | nizak (<10 J) |
5. Magnetska i fizikalna svojstva 1.4122 Nehrđajući čelik
Razumijevanje magnetskih i fizikalnih svojstava 1.4122 nehrđajući čelik kritičan je za dizajnere, posebno kada se specificiraju komponente za precizne strojeve, alati, ili primjene gdje su toplinsko širenje i vodljivost važni.
| Vlasništvo | Tipična vrijednost | Inženjerske implikacije |
| Gustoća | 7.75–7,80 g/cm³ | Izračuni težine, dinamičko opterećenje, komponentni dizajn |
| Toplinska vodljivost | 19–24 w/m · k | Odvođenje topline, strojna obrada i toplinska distorzija |
| Koeficijent toplinske ekspanzije | 10–11 ×10⁻⁶ /K | Dimenzijska stabilnost pod toplinskim ciklusima |
| Specifična toplina | ~ 460 j/kg · k | Termičko upravljanje tijekom obrade |
| Magnetsko ponašanje | Feromagnetski | Uzmite u obzir blizinu senzora, elektroničke smetnje, magnetski sklop |
6. Otpor korozije
1.4122 nehrđajući čelik pruža umjerena otpornost na koroziju, bolji od običnih ugljičnih čelika, ali lošiji od austenitnih nehrđajućih čelika.
Okruženja u kojima radi prihvatljivo
- Svježa voda i blago oksidirajuće industrijske atmosfere
- Organske kiseline i blaga kemijska okruženja, kada se polira ili pasivizira
Ograničenja
- Ne preporučuje se za okruženje bogata kloridom (morska voda, slana) gdje rupičasta i pukotinska korozija postaju značajne.
- Lokalizirana otpornost na koroziju smanjuje se s povećanjem tvrdoće i kaljenja koji otkrivaju mikrostrukturne heterogenosti.
Površinska obrada i pasivizacija
- Poliranje do finog završetka i kemijska pasivacija (Npr., obrada dušičnom kiselinom) poboljšati učinak korozije jačanjem pasivnog filma.
- Premaz (boje, pozlaćivanje) ili katodna zaštita su uobičajene za dug radni vijek u marginalnim okruženjima.
7. Toplinska obrada i kaljenje
Toplotna obrada krojenje je ključno za korištenje 1.4122 učinkovito.
Tipični raspored stvrdnjavanja
- Austenitiziranje: zagrijte na grubo 980–1020 °C (tipično područje za martenzitne nehrđajuće čelike; točna temperatura ovisi o veličini odjeljka i kontroli peći) da nastane austenit.
- Gašenje: brzo hlađenje u ulju ili gašenje polimera radi transformacije u martenzit. Može se koristiti kaljenje vodom, ali povećava rizik od izobličenja i pucanja.
- Odmrzavanje: podgrijati na 150–600 ° C ovisno o potrebnoj konačnoj ravnoteži tvrdoća/žilavost.
Niže temperature kaljenja daju veću tvrdoću i manju žilavost; viša temperatura daje manju tvrdoću, ali bolju rastezljivost i otpornost na udarce.
Odgovor otvrdnjavanja
- Karbidotvorni elementi (CR, Mokar) a sadržaj ugljika pospješuje očvrsljivost. 1.4122 pokazuje dobar odziv što dizajnerima omogućuje odabir ciklusa temperiranja za specifične mehaničke ciljeve.
Efekti
- Snaga se povećava dramatično nakon kaljenja i temperiranja.
- Žilavost može se djelomično obnoviti kaljenjem; postoji dobro poznati kompromis između tvrdoće i žilavosti.
- Obradivost općenito se pogoršava nakon stvrdnjavanja; većina strojne obrade obavlja se u uvjetima žarenja ili djelomično kaljenja.
8. Obradivost i izrada
Obradivost
- Medij u žarenom stanju. U mekom stanju, 1.4122 strojevi usporedivi s drugim martenzitnim stupnjevima s odgovarajućim alatima i brzinama rezanja.
Koristite oštre alate velike brzine, odgovarajuće rashladno sredstvo i konzervativni dodaci pri obradi očvrslih dijelova. - Loše kad se stvrdne. Tvrdoća >45 HRC značajno povećava trošenje alata; brušenje i karbidna obrada su tipični.
Zavarivost
- Ograničen. Visok ugljik i martenzitna struktura čine čelik osjetljivim na vodikom izazvano hladno pucanje. Zavarivanje općenito zahtijeva:
-
- Zagrijati (Npr., 150–250 °C ovisno o debljini)
- Elektrode s malo vodika
- Kaljenje nakon zavarivanja ili PWHT za smanjenje zaostalih naprezanja i omekšavanje ZUT-a
- Za kritične dijelove, zavarivanje se izbjegava ili se izvodi toplinskom obradom nakon zavarivanja.
Formiranje
- Hladno formiranje: ograničeno u stvrdnutom stanju; bolje se formirati u žarenom stanju i zatim stvrdnuti.
- Vruće formiranje: može se koristiti unutar kontroliranih prozora, ali zahtijeva naknadnu toplinsku obradu kako bi se vratila projektirana svojstva.
9. Prednosti i ograničenja
Prednosti 1.4122 Nehrđajući čelik
- Dobra stvrdljivost: može se toplinski obraditi do širokog raspona vrijednosti tvrdoće i čvrstoće.
- Uravnotežena otpornost na koroziju: superiorniji od ugljičnih čelika u mnogim okruženjima.
- Nositi otpor: pogodan za rezanje rubova, osovine i malo opterećenih potrošnih dijelova.
- Magnetski: koristan tamo gdje je potrebno feromagnetsko ponašanje.
Ograničenja 1.4122 Nehrđajući čelik
- Ograničenja zavarljivosti — zahtijeva predgrijavanje i PWHT za kritične spojeve.
- Mogućnost hladnog oblikovanja: loše u stvrdnutom stanju; moraju biti oblikovani u žarenom stanju.
- Granice korozije: ne preporučuje se za morsku vodu ili okruženja s visokim kloridom bez zaštitnih mjera.
- Strojna obrada kad se očvrsne: visoka istrošenost alata, potreban poseban alat.
10. Industrijske primjene 1.4122 Nehrđajući čelik
1.4122 koristi se tamo gdje je kombinacija visoka površinska tvrdoća, nositi otpor, i umjerena otpornost na koroziju su potrebni:
- Pribor za jelo i kirurški alat: noževi, škare i britvice imaju koristi od ravnoteže tvrdoće i nehrđajućeg ponašanja.
- Strojarstvo: osovine, vretena, klinovi i mali zupčanici koji zahtijevaju preciznost, zadržavanje rubova i dobar vijek trajanja.
- Pumpe i ventili: stabljike, sjedala i komponente izložene slatkoj vodi ili puferskim tekućinama.
- Alati i kalupi: za obradu polimera i lake alate gdje je otpornost na koroziju korisna u usporedbi s običnim alatnim čelicima.
- Druge namjene u nišama: utrka nosača, male konstrukcijske komponente, i određene pričvrsne elemente kod kojih su tvrdoća i magnetski odziv prednost.
11. Usporedba sa srodnim nehrđajućim čelicima
1.4122 (X39CrMo17-1) je a martenzitni krom nehrđajući čelik s uravnoteženom tvrdoćom, otpor korozije, i habajuća svojstva.
Za usmjeravanje odabira materijala, korisno ga je usporediti s drugim često korištenim martenzitnim i kromiranim nehrđajućim čelicima, uključujući 1.4034 (X46Cr13) i 1.4112 (X90CrMoV18).
| Vlasništvo / Legura | 1.4122 (X39CrMo17-1) | 1.4034 (X46Cr13) | 1.4112 (X90CrMoV18) | Inženjerske bilješke |
| Ugljik (C) | 0.36–0,44% | 0.42–0,50% | 0.85–0,95% | Ugljik kontrolira tvrdoću i otpornost na habanje; viši C povećava tvrdoću, ali smanjuje duktilnost. |
| Krom (CR) | 16–18% | 16–18% | 16–18% | Krom osigurava otpornost na koroziju; sva tri su martenzitna stupnja s umjerenom otpornošću na koroziju. |
| Molibden (Mokar) | 0.8–1,2% | 0–0,2% | 0.8–1,2% | Mo poboljšava otpornost na piting i opću koroziju, Pogotovo u 1.4122 i 1.4112. |
| Vanadijum (V) | Trag | Trag | 0.1–0,3% | V povećava tvrdoću i otpornost na habanje, upotrijebljen u 1.4112 za alate s velikim habanjem. |
| Zatečna čvrstoća (MPA) | 800–1100 (ugašen & temperiran) | 700–1000 | 1000–1400 | 1.4112 je klasa s visokim udjelom ugljika dizajnirana za maksimalno trošenje; 1.4122 uravnotežuje snagu i žilavost. |
Tvrdoća (Hrc) |
50–55 | 48–52 | 56–60 | 1.4112 postiže veću tvrdoću zbog većeg ugljika; 1.4122 pogodan za alate i osovine. |
| Otpor korozije | Umjeren | Umjeren | Umjereno do nisko | 1.4122Dodatak Mo poboljšava otpornost na blagu oksidirajuću okolinu 1.4034. |
| Obradivost | Umjeren | Dobro | Siromašan | Visoko ugljik 1.4112 teže se obrađuje; 1.4122 uravnotežuje obradivost s tvrdoćom. |
| Tipične primjene | Pribor za jelo, alati, osovine pumpe, ventili | Pribor za jelo, kirurški instrumenti, mehanički dijelovi | Alati koji se jako troše, noževi, industrijske oštrice | Izbor ovisi o potrebnoj tvrdoći, otpor korozije, i ograničenja obrade. |
12. Zaključak
1.4122 (X39CrMo17-1) je praktični martenzitni nehrđajući čelik koji pruža svestranu kombinaciju tvrdoća, otpornost na trošenje i umjerenu otpornost na koroziju.
Njegova sposobnost da se prilagodi toplinskom obradom čini ga idealnim izborom za pribor za jelo, osovine, dijelovi ventila i aplikacije alata gdje je potreban kompromis između ponašanja nehrđajućeg čelika i visoke tvrdoće.
Česta pitanja
Za koji se tipični raspon tvrdoće može postići 1.4122 nehrđajući čelik?
U isporuci/omekšano stanje oko 27–33 HRC. Nakon kaljenja i temperiranja legura se može tipično prilagoditi ~40–55 HRC ovisno o temperaturi kaljenja i veličini presjeka.
Je 1.4122 nehrđajući čelik pogodan za morsku vodu?
Ne — ima samo umjerenu otpornost na kloride. Za morsku vodu ili visoko korozivna okruženja, odaberite duplex ili austenitni nehrđajući čelik s vrhunskom otpornošću na rupičastu pojavu.
Mogu li variti 1.4122 Komponente od nehrđajućeg čelika?
Zavarivanje je moguće ali izazovan. Koristite prethodno zagrijavanje, potrošni materijal s niskim udjelom vodika i kaljenje nakon zavarivanja kako bi se izbjeglo pucanje i vratila žilavost.
Kako toplinska obrada utječe na žilavost?
Kaljenje na višim temperaturama poboljšava žilavost, ali smanjuje tvrdoću. Odaberite temperaturu kaljenja kako biste postigli potrebnu ravnotežu za zamor i udarna opterećenja.
Ovisno o prijavi, 1.4034 može biti ekonomična zamjena za potrebe nižeg učinka; 1.4112 ili drugi martenzitici s visokim C mogu se koristiti tamo gdje je potrebna ekstremna tvrdoća, ali imajte na umu razlike u koroziji i žilavosti.
